平成6年度電子情報通信学会信越支部大会
34癌温熱療法用リエントラント型空洞共振器の電磁界解析
1はじめに
塚本敏男＊ 金井靖＊
＊新潟大学工学部
柏達也・＊
リエントランi型空洞共振器アプリケータは生体深部 の癌組織に対し局所加温を行なうことを目的として考案 された［ユ］．直径30。㎜，厚さ200mmの円柱型ファント ム（TX 150）を用いた実験により柱状の加温パターンが 得られ，その有効性が確認されている．しかし，これま での数値シミュレーションでは体系的な考察が不十分な ため，さまざまな実験結果に対してアプリケータ内部で 生じる現象を解明することが出来なかった．
ここでは差分時閾領域法（FD−TD法）［2］［3］によリア プリケータの共振周波数及び加温パターンを求めた．ま た，実験結果との比較を行ない差分時間領域法の妥当性 を確認したので報告する，
2数値解析モデル
図1にリエントラント型空洞共振器アプリケータの実 験及び数値解析モデルを示す．また，解析を行なった座 標系（直角座標系，軸対称座標系〉についても併せて記 す．上下リエントラント間に加温対象であるファンFム を配した．実験ではアプリケータ内部に設置したコイル から発生する磁界を入力し，共振状態で加温を行なう．
数値解析では，最適λ力周波数を得るために共振周波 数を算出した．さらに，最低の共振周波数（1次共振周 波数）付近の正弦波を入力して解析を行なった．
加温量に相当する電磁エネルギーは 1・／1El・dt
により求め，相対値として評価した，
（ユ）
3比較及び検討
図1に示したモデルに対し，計算及び実験により得ら れた共振周波数を表1に示す．同表から分かるように計 算によって得られたi共振周波数と実測値は良く一致して
いることが分かる．次に，1次の共振周波数付近の正弦 波を加えた際のファントム内部の電磁エネルギー分布及 び実測温度分布を図2及び図3に示す．
以上から分かるように解析によって得られた電磁エネ ルギー分布と実験により得られた温度分布は定性的に 一致し差分時間領域法による電磁界解析の妥当性が示さ れた．
4まとめ
差分時聞領域法を用いてリエントラント型空洞共振器 アプリケータの電磁界解析を行なった，実験と計算の比 較を行ない，数値計算詰果と実測温度分布は定性的に良 く一致し，差分時間領域法を用いた電磁界解析の妥当性 が示された，これより本手法はアプリケータの最適設計 にも使用可能であることが分かる．
本研究に御協力いただいた〔株）オムロンライフサイ エンス研究所鹿妻洋之，新潟大学大学院工学研究科上 田工の両氏に感謝致します，
齊藤義明＊ 宮川道夫
＊＊
k海道大学工学部
本研究の一部は文部省科学研究費補助金（試験研究
（B）（2））04557048によって行なったことを付記する．
参考文献
ユ．齊藤義明：「深部集中加温を目的としたリエントラ ント型癌温熱治療装置の試作研究」，平成5年度科 学研究費補助金研究成果報告書（課題番号04557048）
（平成6年3月）
2．K．S．Kunz and R．Luebbers，も The Finite Dif−
ference Time Domain Method F〈）r Electro−
magnetics， ， CRC Press，（1993）
3．金井，柏，齊藤，宮川：「差分時間領域法による癌 温熱療法のためのリエントラント型空洞共振器ア プリケータの3次元電磁界解析」，電気学会東京 支部新潟支所予稿集D−18（平成5年1月）
・ジ
直角3次元空間座標系
単位 ［mm］
ぼ L玉．
軸対称3次元空間座標系 図1リエントラント型空洞共振器モデル
表1アプリケータの共振周波数の比較
3次元解析 軸対称3次元解析 実測値 ユ次共振周波数 64，1MHz 66．9MHz 68．6MHz 2次共振周波数 103．IMHz U1．OMHz 109．8MHz
一67一
平成6年度電子情報通信学会信越支部大会
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厚み方向評 目 乞 ￥径方向 壱 ＼・X
（a）電磁エネルギー分布（3次元解析）
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厚み方向目 乞 150mm 』 o 半径方向
＼ r
（b）電磁エネルギー分布（軸対称3次元解析）
17．5℃
（c＞実測温度分布 図2計算及び実験結果
（比誘一電率73，導電率o．511s／m］）
10．O℃
200mm
厚み方向
300mm
半径方向
＼x
（a）電磁エネルギー分布（3次元解析）
半径方向
Z
／
Omm
厚み方向
＼
「
（b）電磁エネルギー分布（軸対称3次元解析）
20．5℃
（c）実測温度分布 図3計算及び実験結果
（比誘電率73，導電率0，75［S／m］）
ヒ 鑛鐸魑■■㈱
